KR102124251B1 - 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드를 코팅하는 방법 및 텅스텐 옥사이드가 코팅된 폴리카보네이트 재질의 신호등 - Google Patents
폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드를 코팅하는 방법 및 텅스텐 옥사이드가 코팅된 폴리카보네이트 재질의 신호등 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 가시광선 광촉매 반응을 위해 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드를 코팅하는 방법 및 텅스텐 옥사이드가 코팅된 폴리카보네이트 재질의 신호등에 관한 것이다.
구체적으로, 신호등 표면인 폴리카보네이트를 친수성으로 기능기화시키고, 인터칼레이션 방법으로 박리시킨 텅스텐 옥사이드(WO3)를 기능기화시킴으로써, 폴리카보네이트와 텅스텐 옥사이드(WO3)의 결합성을 상승시키고,
아울러, 친수성으로 기능기화된 폴리카보네이트를 퍼하이드로실라잔 용액에 신속코팅시켜 실리콘(SiO2) 부착층을 형성하는 한편, 기능기화된 텅스텐 옥사이드(WO3)를 분말화시켜 액상혼합하여 준비된 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말 수용액에, 퍼하이드로실라잔 용액에 신속코팅시킨 폴리카보네이트를 코팅시킴으로써,
종래 분산, 증착 등의 코팅방법에 비해서 신속하게 다량으로 코팅 가능한, 가시광선 광촉매 반응을 위해 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드를 코팅하는 방법에 관한 것이다.
이러한 텅스텐 옥사이드(WO3)를 신호등에 코팅시킴에 따라 야간에도 광촉매 효과를 갖을 수 있는데, 이는 신호등의 광(光)의 역시 가시광이기 때문에 야간에도 신호등의 광(光)으로 광촉매가 가능할 것으로 기대된다.
구체적으로, 신호등 표면인 폴리카보네이트를 친수성으로 기능기화시키고, 인터칼레이션 방법으로 박리시킨 텅스텐 옥사이드(WO3)를 기능기화시킴으로써, 폴리카보네이트와 텅스텐 옥사이드(WO3)의 결합성을 상승시키고,
아울러, 친수성으로 기능기화된 폴리카보네이트를 퍼하이드로실라잔 용액에 신속코팅시켜 실리콘(SiO2) 부착층을 형성하는 한편, 기능기화된 텅스텐 옥사이드(WO3)를 분말화시켜 액상혼합하여 준비된 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말 수용액에, 퍼하이드로실라잔 용액에 신속코팅시킨 폴리카보네이트를 코팅시킴으로써,
종래 분산, 증착 등의 코팅방법에 비해서 신속하게 다량으로 코팅 가능한, 가시광선 광촉매 반응을 위해 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드를 코팅하는 방법에 관한 것이다.
이러한 텅스텐 옥사이드(WO3)를 신호등에 코팅시킴에 따라 야간에도 광촉매 효과를 갖을 수 있는데, 이는 신호등의 광(光)의 역시 가시광이기 때문에 야간에도 신호등의 광(光)으로 광촉매가 가능할 것으로 기대된다.
Description
본 발명은 가시광선 광촉매 반응을 위해 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드를 코팅하는 방법 및 텅스텐 옥사이드가 코팅된 폴리카보네이트 재질의 신호등에 관한 것이다.
종래 광촉매에 관련된 기술들은 자외선(UV)에서 반응하여 광촉매를 발생시키기 때문에, 가시광선이 다량 포함된 일반적인 광(光)에서의 광촉매 반응이 미약한 실정이다.
이에 따라, 근래에는 가시광선에서 광촉매 반응이 가능한 텅스텐 옥사이드(WO3)를 이용하여 광촉매 반응을 유도하도록 하고 있다.
특히, 본 발명과 같이 신호등에 적용되는 경우, 텅스텐 옥사이드(WO3)가 신호등의 재질인 폴리카보네이트와 결합성이 떨어지기 때문에 신호등 표면에 텅스텐 옥사이드(WO3)를 코팅시켜도 표면에 뭍어나는 정도에 그치는 문제점이 있었고,
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 첫째 신호등 표면인 폴리카보네이트를 친수성으로 기능기화시키고, 둘째 텅스텐 옥사이드(WO3)를 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin, BSA) 기능기화시킴으로써, 폴리카보네이트와 텅스텐 옥사이드(WO3)의 결합성을 상승시키고,
아울러, 결합성이 상승됨에 따라, 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin, BSA) 기능기화된 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말 수용액에 폴리카보네이트를 침지시켰다가 빼내는 방법만으로도, 폴리카보네이트에 텅스텐 옥사이드(WO3) 코팅을 신속하게 수행할 수 있으므로,
종래 분산, 증착 등의 코팅방법에 비해서 신속하게 다량으로 코팅 가능한, 가시광선 광촉매 반응을 위해 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드를 코팅하는 방법에 관한 것이다.
이러한 텅스텐 옥사이드(WO3)를 폴리카보네이트 재질의 신호등에 코팅시킴에 따라 야간에도 광촉매 효과를 갖을 수 있는데, 이는 신호등의 광(光) 역시 가시광이기 때문에 야간에도 신호등의 광(光)으로 광촉매가 가능할 것으로 기대된다.
광촉매 반응이란, 광촉매 재질에 빛을 비추었을 때 발생되는 현상으로, 광촉매가 빛을 흡수하여 활성화에너지를 낮추어줌으로써 반응속도를 증가시켜주는 반응을 의미한다.
이러한 광촉매 반응은 광촉매 재질에 빛을 조사하면 결정표면에 생기는 전자가 이탈한 정공이 물 분자와 반응하면서산화력이 매우 큰 하이드록시 라디컬을 형성하여, 각종 세균이나 유기성 오염물질(Voc)의 분해를 유도하는 것으로 알려져 있다.
특히, 주로 이산화티타늄(TiO2)이 광촉매 재질로 이용되고 있는데, 이러한 이산화티타늄(TiO2)은 자체가 빛을 받아도 변하지 않아 반영구적으로 사용 가능하고, 염소나 오존보다 산화력이 높아 살균력이 뛰어나며, 모든 유기물을 이산화탄소와 물로 분해할 수 있는 능력을 갖고 있어서, 대표적인 광촉매 물질로 사용된다.
또한, 이산화티타늄(TiO2)은 광촉매로서 내구성, 내마모성이 우수하고, 그 자체가 안전, 무독물질이며 폐기하여도 2차 공해에 대한 염려가 없다.
그러나 이산화티타늄(TiO2)은 광촉매 반응이 주로 자외선(UV)에서 이루어지는 것으로 밝혀져 있다.
즉, 본 발명과 같이 신호등에 대해서 광촉매 반응을 유도하는 경우, 신호등에 조사되는 광(光)에 자외선과 적외선이 포함되어 있더라도 대부분 가시광선인 점으로 미루어 보았을 때, 광촉매 반응의 효과가 신호등 기술분야에서는 활발히 이루어진다고 할 수 없는 것이다.
한편, 텅스텐은 이산화티타늄(TiO2)과 마찬가지로 빛이 조사되었을 때, 광촉매 반응이 발생되는 것으로 알려져 있으며, 가시광선 영역대의 광(光)이 조사되어도 광촉매 반응이 발생되는 것으로 알려져 있다(KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2008-08-05, https://www.pangyotechnovalley.org/html/news/tech_trends_view.asp?no=50417&category=&page=1752&size=10&skey=&sword= 참조).
그러나, 상기 텅스텐은 신호등의 재질은 폴리카보네이트와 결합성이 저하되는 문제점이 있기 때문에, 결합성을 증진시키기 위해서 다양한 연구가 시행되고 있는 실정이다. 실제로 신호등에 적용하는 기술의 개발은 이루어지지 않고 있다.
텅스텐을 가공하여 박막을 이루기 위한 기술에 관련하여, 등록특허공보 제10-1039320호에는 리튬텅스텐산화물 코팅재의 제조방법 및 이를 이용한 일렉트로크로믹 소자의 제조방법이 기재되어 있다.
상기 기술은, 텅스텐(W) 금속분말 또는 텅스텐산(H2WO4) 분말을 과산화수소수에 용해시켜 투명한 텅스텐 용액을 형성하는 단계와, 상기 텅스텐 용액에 함유된 일정량의 물과 과산화수소를 제거하기 위하여 40∼90℃의 온도에서 가열하면서 과산화수소와 물을 증발시켜 WO3·xH2O2·yH2O(005≤x≤10, 05≤y≤10)의 화학식을 갖는 투명한 오렌지색의 퍼록소 텅스텐산을 형성하는 단계와, 상기 퍼록소 텅스텐산을 유기 용매에 용해하여 산화텅스텐 용액을 형성하는 단계와, 상기 산화텅스텐 용액과 혼합될 때 혼합이 잘 일어나고 용액의 분리가 일어나지 않으며 리튬염, 수산화리튬 및 리튬텅스텐의 침전이 일어나지 않는 리튬 소스 용액을 형성하는 단계와, 상기 리튬 소스 용액과 상기 산화텅스텐 용액을 혼합하여 리튬텅스텐산화물(LixWO3)을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 리튬텅스텐산화물은 텅스텐에 대한 리튬 이온의 몰비가 01∼1 범위를 이루는 리튬텅스텐산화물 코팅재의 제조방법 및 이를 이용한 일렉트로크로믹 소자의 제조방법에 관한 것이다.
상기 기술은, 본 출원인이 제안하는 텅스텐을 이용한 코팅방법에 대한 텅스텐의 가공방법이 상이하고, 코팅재를 기재하고 있으므로, 합치, 압축, 부착 등의 공정이 필요함을 암시하고 있어서, 본 출원인이 제안하는 신속 및 다량 코팅에 적합하지 않다.
한편, 폴리카보네이트로의 코팅을 위해 상기 폴리카보네이트를 전처리하여 친수성 처리하는 기술을 등록특허공보 제10-1218861호의 대기압 플라즈마를 이용한 합성수지 섬유의 친수성 처리 방법 및 그에 의해 제조된 합성수지 섬유를 기재하고 있다.
상기 기술은, 소수성을 가진 합성수지 섬유 소재로 이루어진 직물에 친수성을 부여하는 코팅을 하여 착용할 때 땀이 차고 정전기가 발생하는 것을 방지하도록 하는 대기압 플라즈마를 이용하여 합성수지 섬유의 친수성 처리 방법 및 친수성 처리된 합성수지 섬유를 제시한다 그 방법 및 섬유는 먼저 합성수지 섬유로 이루어진 소수성 직물을 대기압 플라즈마 장치에 투입한 후, 유기 실록산 소스 가스가 대기압 플라즈마 장치를 거쳐 생성되는 유기실리콘 화합물을 직물의 표면에 도포한 다음, 산화제가스가 대기압 플라즈마 장치를 거쳐 생성되는 산소 플라즈마를 이용하여 유기 실리콘 화합물이 도포된 직물을 표면을 처리한 후, 유기 실록산 소스 가스가 산화제가스의 존재 하에 대기압 플라즈마 장치를 거쳐 생성되는 산화실리콘 화합물을 직물의 표면에 도포하는 과정을 반복하여 적층하는 것이다.
그러나, 상기 기술은 친수성 처리를 위해서 산화실리콘 화합물을 직물의 표면에 도포하는 것을 기재하고 있고,
이는 본 출원인이 제안하고자 하는 본 발명에 기재된, 친수성 처리된 폴리카보네이트를 침지방식으로 코팅시켜 신속하게 다량으로 실리콘 부착층을 형성하는 것과 코팅방식이 다르고, 상기 코팅방식에 따라 갖게되는 효과 역시 상이한 것이다.
본 발명의 목적은, 종래 광촉매에 관련된 기술들은 자외선(UV)에서 반응하여 광촉매를 발생시키기 때문에, 가시광선이 다량 포함된 일반적인 광(光)에서의 광촉매 반응이 미약한 실정에 따라 가시광선에서 광촉매 반응이 가능한 텅스텐 옥사이드(WO3)를 이용하여 광촉매 반응을 유도하도록 하고 있는 근래의 추세에 맞추되,
텅스텐 옥사이드(WO3)가 신호등의 재질인 폴리카보네이트와 결합성이 떨어지기 때문에 폴리카보네이트 재질의 신호등 표면에 텅스텐 옥사이드(WO3)를 코팅시켜도 표면에 뭍어나는 정도에 그치는 문제점이 있는바,
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 첫째 신호등 표면인 폴리카보네이트를 친수성으로 기능기화시키고, 둘째 텅스텐 옥사이드(WO3)를 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin, BSA) 기능기화시킴으로써, 폴리카보네이트와 텅스텐 옥사이드(WO3)의 결합성을 상승시키고,
아울러, 결합성이 상승됨에 따라, 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin, BSA) 기능기화된 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말 수용액에 폴리카보네이트를 침지시켰다가 빼내는 방법만으로도, 폴리카보네이트에 텅스텐 옥사이드(WO3) 코팅을 신속하게 수행할 수 있으므로,
종래 분산, 증착 등의 코팅방법에 비해서 신속하게 다량으로 코팅 가능한, 가시광선 광촉매 반응을 위해 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드를 코팅하는 방법 및 텅스텐 옥사이드가 코팅된 폴리카보네이트 재질의 신호등을 제공하는데 있다.
상술된 문제점을 해결하기 위하여 착안된 것으로 본 발명에 따른 가시광선 광촉매 반응을 위해 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드를 코팅하는 방법은, O2 플라즈마 처리 단계, SiO2 부착층 형성단계, 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말 수용액 제조단계 및 신속 코팅단계를 포함하고, 상기 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말 수용액 제조단계는, 탈이온수(Di-water)에 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin, BSA)을 용해시키는 단계; 텅스텐 옥사이드(WO3)를 분쇄시켜 분말로 제조하는 단계; 상기 탈이온수(Di-water)에 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin ,BSA)을 용해시키는 단계 및 텅스텐 옥사이드(WO3)를 분쇄시켜 분말로 제조하는 단계까지 모두 완료된 뒤 수행되는, 용해액에 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말을 혼합하여 혼합액으로 준비하는 단계; 및 상기 용해액에 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말을 함유시켜 혼합액을 준비하는 단계에서 준비된 혼합액에 음파를 인가하여 음파처리(sonication)를 수행하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 O2 플라즈마 처리 단계에서, 폴리카보네이트에 O2 플라즈마 처리를 하여 폴리카보네이트의 표면을 친수성으로 기능기화하는 것을 특징으로 한다.
또한, SiO2 부착층 형성단계에서는, 상기 O2 플라즈마 처리 단계에서 처리된 폴리카보네이트를 퍼하이드로폴리실리잔 용액에 침지(dip) 코팅방법을 통해 SiO2 부착층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, SiO2 부착층 형성단계에서는, 상기 O2 플라즈마 처리 단계에서 처리된 폴리카보네이트를 퍼하이드로폴리실리잔 용액에 바(bar) 코팅방법을 통해 SiO2 부착층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 신속 코팅단계는, SiO2 부착층 형성단계에서 SiO2 부착층이 형성된 폴리카보네이트와, 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말 수용액 제조단계에서 제조된 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말 수용액을 이용하여 코팅을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin ,BSA)은, pH 4의 산성도를 갖는 것을 특징으로 한다.
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또한, 텅스텐 옥사이드가 코팅된 폴리카보네이트 재질의 신호등은 상기 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드를 코팅하는 방에 의해 코팅된 것을 특징으로 한다.
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본 발명에 따른 가시광선 광촉매 반응을 위해 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드를 코팅하는 방법 및 텅스텐 옥사이드가 코팅된 폴리카보네이트 재질의 신호등에 의하면 다음의 효과를 갖는다.
① 신호등 표면인 폴리카보네이트를 친수성으로 기능기화시키고, 텅스텐 옥사이드(WO3)를 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin, BSA) 기능기화시킴으로써, 폴리카보네이트와 텅스텐 옥사이드(WO3)의 결합성을 상승시킬 수 있다.
② 이러한 효과로 인해, 결합성이 상승됨에 따라, 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin, BSA) 기능기화된 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말 수용액에 폴리카보네이트를 침지시켰다가 빼내는 방법만으로도, 폴리카보네이트에 텅스텐 옥사이드(WO3) 코팅을 신속하게 수행할 수 있으므로,
종래 분산, 증착 등의 코팅방법에 비해서 신속하게 다량으로 코팅 가능한 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드를 코팅하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin, BSA)와 텅스텐 옥사이드(WO3)의 제타 전위 실험결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 텅스텐 옥사이드(WO3)의 시간별 메틸렌 블루의 분해 실험결과를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 텅스텐 옥사이드(WO3)의 가공별 광촉매 특성 실험결과를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin, BSA)와 텅스텐 옥사이드(WO3)의 제타 전위 실험결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 텅스텐 옥사이드(WO3)의 시간별 메틸렌 블루의 분해 실험결과를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 텅스텐 옥사이드(WO3)의 가공별 광촉매 특성 실험결과를 나타낸 것이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 사항은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.
본 발명은 가시광선 광촉매 반응을 위해 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드를 코팅하는 방법 및 텅스텐 옥사이드가 코팅된 폴리카보네이트 재질의 신호등에 관한 것이다.
종래 광촉매에 관련된 기술들은 자외선(UV)에서 반응하여 광촉매를 발생시키기 때문에, 가시광선이 다량 포함된 일반적인 광(光)에서의 광촉매 반응이 미약한 실정이다.
이에 따라, 근래에는 가시광선에서 광촉매 반응이 가능한 텅스텐 옥사이드(WO3)를 이용하여 광촉매 반응을 유도하도록 하고 있다.
특히, 본 발명과 같이 신호등에 적용되는 경우, 텅스텐 옥사이드(WO3)가 신호등의 재질인 폴리카보네이트와 결합성이 떨어지기 때문에 폴리카보네이트 재질의 신호등 표면에 텅스텐 옥사이드(WO3)를 코팅시켜도 표면에 뭍어나는 정도에 그치는 문제점이 있었고,
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 첫째 신호등 표면인 폴리카보네이트를 친수성으로 기능기화시키고, 둘째 텅스텐 옥사이드(WO3)를 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin, BSA) 기능기화시킴으로써, 폴리카보네이트와 텅스텐 옥사이드(WO3)의 결합성을 상승시키고,
아울러, 결합성이 상승됨에 따라, 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin, BSA) 기능기화된 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말 수용액에 폴리카보네이트를 침지시켰다가 빼내는 방법만으로도, 폴리카보네이트에 텅스텐 옥사이드(WO3) 코팅을 신속하게 수행할 수 있으므로,
종래 분산, 증착 등의 코팅방법에 비해서 신속하게 다량으로 코팅 가능한, 가시광선 광촉매 반응을 위해 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드(WO3)를 코팅 방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 첨부된 도면의 도 1을 참조하면 다음과 같이 이루어진다.
도 1은 본 발명에 따른 가시광선 광촉매 반응을 위해 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드(WO3)를 코팅하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
첨부된 도면의 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 가시광선 광촉매 반응을 위해 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드(WO3)를 코팅하는 방법은 ① O2 플라즈마 처리 단계, ② SiO2 부착층 형성단계, ③ 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말 수용액 제조단계 및 ④ 신속 코팅단계를 포함하여 이루어진다.
① O 2 플라즈마 처리 단계
O2 플라즈마 처리 단계는, 폴리카보네이트에 O2 플라즈마 처리를 하여 표면을 친수성으로 기능기화하는 단계이다.
이때, O2 플라즈마 처리는 종래 산소 플라즈마를 이용하는 것으로서, 폴리카보네이트 표면의 불순물과 이물질을 제거하고, 폴리카보네이트의 표면이 친수성이 될 수 있도록 한다.
② SiO 2 부착층 형성단계
SiO2 부착층 형성단계는, O2 플라즈마 처리 단계에서 처리된 폴리카보네이트를 퍼하이드로폴리실리잔 용액에 침지(dip) 코팅방법을 통해 SiO2 부착층(adhesive layer)을 형성하는 단계이다.
이러한 SiO2 부착층 형성단계에서 퍼하이드로폴리실리잔 용액에 침지되는 폴리카보네이트는, O2 플라즈마 처리 단계에서 친수성 기능기화가 되었기 때문에, 퍼하이드로폴리실리잔 용액에 침지되었을 때, 반응이 우수해져 SiO2 부착층의 형성이 용이하게 된다.
이러한 SiO2 부착층이 형성된 폴리카보네이트를 이하에서는 '가공된 폴리카보네이트'로 지칭한다.
다만, 코팅방법은 침지(dip) 코팅방법 외에 바(bar) 코팅방법을 적용할 수도 있고, 이는 상기 코팅방법들이 신속하고 대량 코팅이 가능한 이점을 갖기 때문에 수행되는 것으로, 종래 분산 또는 증착 코팅 방법에 비하여, 빠르게 다량의 코팅이 가능한 장점이 있다.
③ 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말 수용액 제조단계
텅스텐 옥사이드(WO3) 분말 수용액 제조단계는, 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말이 함유된 수용액을 제조하는 단계이다. 이러한 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말 수용액 제조단계는 다음을 포함한다.
㉠ 탈이온수(Di-water)에 소혈청알부민을 용해시킨 용해액을 준비하는 단계
탈이온수(Di-water)에 소혈청알부민을 용해시킨 용해액을 준비하는 단계는, 탈이온수(Di-water)에 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin, BSA)을 용해시키는 단계이다.
이때, 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin, BSA)은 pH 4 산성도를 갖는 것을 사용한다.
이에 대하여, 아래의 실험예 1과 같이 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin, BSA)의 산성도 별 텅스텐 옥사이드(WO3)와의 제타 전위(Zeta potential) 실험을 수행한 결과를 참조할 수 있다.
실험예 1. 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin, BSA)와 텅스텐 옥사이드(WO3)의 제타 전위 실험
실험방법은, 일반적인 제타 전위를 실험하는 방법을 사용하였다.
도 2를 참조하면, 실험예 1에 따른 실험결과를 알 수 있는데, 도 2는 본 발명에 따른 가시광선 광촉매 반응을 위해 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드(WO3)를 코팅하는 방법에서 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin, BSA)와 텅스텐 옥사이드(WO3)의 제타 전위(Zeta potential) 실험결과를 나타낸 것이다.
첨부된 도면의 도 2를 참조하면, pH 산성도에 따른 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin, BSA)와 텅스텐 옥사이드(WO3)의 제타 전위(Zeta potential) 값을 나타내고 있다.
도 2에서와 같이, pH 4의 산성도에서 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin, BSA)는 제타 전위가 양의 값이고, 텅스텐 옥사이드(WO3)는 제타 전위(Zeta potential)가 음의 값이기 때문에, 상호 간의 결합이 용이함을 알 수 있었다.
따라서, 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin, BSA)의 산성도는 pH 4의 산성도가 바람직하며, 추후 음파처리를 통한 박리와 동시에 기능기화가 가능한 것을 알 수 있었다.
㉡ 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말을 제조하는 단계
텅스텐 옥사이드(WO3) 분말을 제조하는 단계는, 텅스텐 옥사이드(WO3)를 분쇄시켜 분말로 제조하는 단계이다.
㉢ 용해액에 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말을 함유시켜 혼합액을 준비하는 단계
용해액에 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말을 함유시켜 혼합액을 준비하는 단계는, 탈이온수(Di-water)에 소혈청알부민을 용해시킨 용해액을 준비하는 단계 및 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말을 제조하는 단계까지 모두 완료된 뒤 수행되는 단계로서, 용해액에 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말을 혼합하여 혼합액으로 준비하는 단계이다.
이러한 단계는, 소정의 수조에서 수행될 수 있다.
㉣ 혼합액에 음파처리(sonication)를 수행하는 단계
혼합액에 음파처리(sonication)를 수행하는 단계는, 용해액에 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말을 함유시켜 혼합액을 준비하는 단계에서 준비된 혼합액에 음파를 인가하여 24시간 동안 음파처리(sonication)를 수행하는 단계이다.
이때, 음파의 인가는 소정의 수조 내에서 수행될 수 있다.
④ 신속 코팅단계
신속 코팅단계는, SiO2 부착층 형성단계로 형성된 가공된 폴리카보네이트와, 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말 수용액 제조단계에서 제조된 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말 수용액을 이용하여 코팅을 수행하는 단계이다.
이때, 코팅은 침지(dip) 코팅방법을 이용함으로써, 가공된 폴리카보네이트에 텅스텐 옥사이드(WO3)를 코팅할 때, 침지만으로 신속하게 코팅하되, 이에 따라 다량의 코팅이 가능하도록 하기 위함이다.
이때, 신속의 정의는, 종래 분산 또는 분포방식과 같이 노즐을 이용하여 분포하고 건조하는 등의 방식이나, 증착방식과 같이 합지와 압축하는 등의 방식에 비교하였을 때, 단순히 침지시키고 건조시키는 방식이 통상의 기술자라면 누구라도 신속한 것임을 이해할 수 있으므로, 그 의미가 명확하다고 할 수 있다.
또한, 통상의 기술자가 이해할 수 있다고 하더라도, 종래 코팅방법에서 단순 침지로만 공정을 변경한 것이 아니라, 침지를 위해 텅스텐 옥사이드(WO3)와 폴리카보네이트 각각에 기능기화 공정 등을 고려하는 것이므로, 당업자에 의해 쉽게 발명될 수 있는 것으로 판단되어서는 안된다.
다만, 코팅방법은 침지(dip) 코팅방법 외에 바(bar) 코팅방법을 적용할 수도 있고, 이는 상기 코팅방법들이 신속하고 대량 코팅이 가능한 이점을 갖기 때문에 수행되는 것으로, 종래 분산 또는 증착 코팅 방법에 비하여, 빠르게 다량의 코팅이 가능한 장점이 있다.
실험예 2. 텅스텐 옥사이드(WO3)의 광촉매 특성 평가
실험예 2는 본 발명에 따른 제조된 텅스텐 옥사이드(WO3)를 550nm의 가시광을 조사하여 메틸렌 블루가 분해되는 것을 평가하였다.
이러한 실험결과는 첨부된 도면의 도 3을 참조할 수 있는데, 도 3은 본 발명에 따른 가시광선 광촉매 반응을 위해 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드(WO3)를 코팅하는 방법에서 텅스텐 옥사이드(WO3)의 시간별 메틸렌 블루의 분해 실험결과를 나타낸 것이다.
첨부된 도면의 도 3에 따르면, 1일차 및 2일차에는 메틸렌 블루의 분해가 대체로 이루어지지 않았으나, 시간이 계속 지남에 따라 텅스텐 옥사이드(WO3)의 광촉매 특성으로 인해 메틸렌 블루가 분해되는 것으로 확인되었다.
즉, 시간의 경과에 따라 텅스텐 옥사이드(WO3)가 가시광 영역에서 광촉매 특성이 활발히 일어남을 확인할 수 있었다.
실험예 3. 텅스텐 옥사이드(WO3) 가공별 광촉매 분해 특성 평가
텅스텐 옥사이드(WO3) 가공별 광촉매 분해 특성 평가의 결과는 첨부된 도면의 도 4를 참조할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 가시광선 광촉매 반응을 위해 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드(WO3)를 코팅하는 방법에서 텅스텐 옥사이드(WO3)의 가공별 광촉매 특성 실험결과를 나타낸 것이다.
본 실험예인 실험예 3은 (a) 본 발명에 따른 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말 수용액 제조단계에서 텅스텐 옥사이드를 사용하지 않은 것(Wothout WO3), (b) 종래 텅스텐 옥사이드 분말(WO3 powder), (c) 음파처리를 통해 박리하지 않은 텅스텐 옥사이드 분말(Non-exfoliated) 및 (d) 본 발명에 따른 텅스텐 옥사이드(WO3 nanosheets)를 대상으로 광촉매 분해 특성을 평가하였다.
그 결과, 첨부된 도면의 도 4를 참조하면, (d)군인 본 발명에 따른 텅스텐 옥사이드(WO3 nanosheets)에서 광촉매 분해 특성이 향상된 것을 확인할 수 있었다.
상기에서 도면을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도면의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.
Claims (7)
- 가시광선 광촉매 반응을 위해 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드(WO3)를 코팅하는 방법에 있어서,
상기 방법은, O2 플라즈마 처리 단계, SiO2 부착층 형성단계, 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말 수용액 제조단계 및 신속 코팅단계를 포함하고,
상기 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말 수용액 제조단계는,
탈이온수(Di-water)에 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin ,BSA)을 용해시키는 단계;
텅스텐 옥사이드(WO3)를 분쇄시켜 분말로 제조하는 단계;
상기 탈이온수(Di-water)에 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin ,BSA)을 용해시키는 단계 및 텅스텐 옥사이드(WO3)를 분쇄시켜 분말로 제조하는 단계까지 모두 완료된 뒤 수행되는, 용해액에 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말을 혼합하여 혼합액으로 준비하는 단계; 및
상기 용해액에 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말을 함유시켜 혼합액을 준비하는 단계에서 준비된 혼합액에 음파를 인가하여 음파처리(sonication)를 수행하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드를 코팅하는 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 O2 플라즈마 처리 단계에서,
폴리카보네이트에 O2 플라즈마 처리를 하여 폴리카보네이트의 표면을 친수성으로 기능기화하는 것을 특징으로 하는, 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드를 코팅하는 방법.
- 청구항 2에 있어서,
SiO2 부착층 형성단계에서는,
상기 O2 플라즈마 처리 단계에서 처리된 폴리카보네이트를 퍼하이드로폴리실리잔 용액에 침지(dip) 코팅방법을 통해 SiO2 부착층을 형성하는 것을 특징으로 하는, 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드를 코팅하는 방법.
- 청구항 2에 있어서,
SiO2 부착층 형성단계에서는,
상기 O2 플라즈마 처리 단계에서 처리된 폴리카보네이트를 퍼하이드로폴리실리잔 용액에 바(bar) 코팅방법을 통해 SiO2 부착층을 형성하는 것을 특징으로 하는, 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드를 코팅하는 방법.
- 청구항 3에 있어서,
상기 신속 코팅단계는,
SiO2 부착층 형성단계에서 SiO2 부착층이 형성된 폴리카보네이트와, 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말 수용액 제조단계에서 제조된 텅스텐 옥사이드(WO3) 분말 수용액을 이용하여 코팅을 수행하는 것을 특징으로 하는, 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드를 코팅하는 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 소혈청알부민(Bovine Serum Albumin ,BSA)은,
pH 4의 산성도를 갖는 것을 특징으로 하는, 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드를 코팅하는 방법.
- 청구항 1 내지 6 중 어느 하나의 항에 기재된 폴리카보네이트 재질의 신호등에 텅스텐 옥사이드를 코팅하는 방법에 의해 코팅된 것을 특징으로 하는, 텅스텐 옥사이드가 코팅된 폴리카보네이트 재질의 신호등.
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